區塊鏈安全是如何保障的：礦工在網路中的角色

主要方面：

• 挖掘加密貨幣是一種機制，通過該機制，網路參與者在分布式帳本中排序和驗證交易
• 該過程確保創建新的數字資產單位，同時保護網路免受未授權更改。
• 開採者將待處理的交易分組爲 (區塊)，並解決計算任務以進行確認。
• 收益取決於設備的功率、能源資源的消耗、市場價格的波動以及協議的變化

加密貨幣挖礦的本質

想象一個全球系統，其中每一筆金融交易都被記錄在不可更改的帳本中。挖掘加密貨幣保證了該帳本的完整性，並且不允許任何人篡改記錄。網路參與者使用專門的計算機執行復雜的數學運算——實際上就是尋找滿足特定條件的特定數值。

第一個找到正確解決方案的人將獲得數字資產獎勵。挖掘加密貨幣是一個基本過程，它爲 Bitcoin (BTC) 等系統提供可靠性。它允許驗證用戶交易並將其添加到公開帳本中。

挖礦是去中心化的關鍵元素：網路在沒有中央控制者的情況下運作，承擔分散的責任。同時，這個過程根據預先設定的規則生成新的幣，這些規則編碼在基礎協議中。與法定貨幣的印鈔不同，加密貨幣的發行是完全透明和受自動機制控制的。

礦工將計算資源用於解決加密方程。第一個找到解決方案的參與者有權將新的交易包添加到區塊鏈，並通過網路傳播。

採礦過程的機制

簡化方案：

1. 操作分組 – 當用戶發送或接收資產時，待處理的操作會匯總成一個組，準備進行驗證。

2. 解決數學難題 – 挖礦者使用計算設備尋找特殊數字(，所謂無實際用途的數字)，結合組數據得出低於目標閾值的結果。這類似於數字抽獎。

3. 添加到註冊 - 第一個解開難題的礦工有權將其組添加到區塊鏈中。其他參與者會驗證該組的正確性。

4. 獲得補償 – 勝者將獲得獎勵：新創建的硬幣加上在開採組中所有操作的佣金。

詳細分析：

當鏈上出現新的操作時，它們會進入一個特殊的存儲池(內存池)。執行驗證功能的網路參與者確認每個操作的合法性。礦工會獲取這些待處理的操作，將它們組合成組並試圖進行確認。

一組類似於註冊頁面，其中記錄了多個交易以及附加信息。挖礦節點負責收集未確認的交易並形成候選組。接下來，礦工嘗試通過解決一個需要大量計算資源的復雜任務，將這個草稿轉換爲已確認的組。

每成功挖掘一組，參與者將獲得補償——由新創建的數字資產和佣金組合而成。

第一步：交易哈希

第一步是獲取待處理的交易，並將其逐個傳遞通過一個特殊的函數，該函數生成一個固定大小的唯一代碼。每個交易都會轉換爲這個代碼——一種類似於指紋的標識，代表該交易的所有信息。

此外，礦工添加了一個特別的操作，在其中爲自己指定獎勵。這個操作首先被記錄到新區塊中，然後是所有未完成的操作。

第2步：構建哈希的層次結構

在對所有操作進行編碼後，它們的代碼會組織成一個層次結構。代碼以成對的方式放置，並重新編碼。新的代碼再次成對組合並進行編碼，直到只剩下一個唯一的代碼——這個結構的根。這根代碼代表了所有先前的代碼。

第3步：尋找有效的組代碼

每個組都有一個唯一的標識符 - 組代碼。在創建新組時，礦工將前一個組的代碼與其候選組的根結合，並添加一個隨機數。所有這些都通過編碼函數處理。

目標是獲得一個小於設定協議閾值的組代碼。由於前兩個組件無法更改，礦工多次更改隨機數，直到達到結果。在Bitcoin網路中，代碼必須以特定數量的零開頭——這被稱爲挖礦難度。

第4步：傳播提煉的組

當礦工終於找到正確的代碼時，他將組傳播到整個網路。所有驗證節點分析該組，如果有效，則將其添加到他們的區塊鏈副本中。未能及時參與的礦工放棄他們的草稿，重新開始競爭。

同時開採兩組的方案

有時兩個礦工同時找到解決方案，並傳播兩個競爭的區塊。網路暫時分裂，礦工們開始基於他們首先獲得的區塊來處理下一個區塊。競爭繼續，直到一個新的區塊在其中一個競爭區塊上被發布。出現新塊的區塊成爲贏家。被拒絕的區塊稱爲孤兒塊，選擇它的礦工必須回到主鏈上工作。

挖礦難度調節

網路定期調整任務難度，以便以恆定速度挖掘新組。該機制與參與者的總計算能力成正比。

當新的礦工進入網路，競爭加劇時，難度增加，這阻止了區塊創建速度的加快。如果礦工退出網路，難度降低，簡化了挖礦。這些調整確保了區塊間平均時間的穩定性。

開採方法的多樣性

中央處理器挖礦 (CPU)

在比特幣發展的早期階段，挖礦可以在普通計算機上進行。然而，隨着其受歡迎程度和網路算力的增長，競爭加劇，CPU的性能變得不足。專用設備取代了處理器。如今，CPU挖礦是一種過時的方法。

圖形處理器挖礦 (GPU)

圖形處理器比專用設備更通用且更便宜，盡管效率較低。GPU可以用於挖掘一些替代數字資產，但性能依賴於算法和復雜性。

ASIC 挖礦

專用集成電路是專門爲挖礦而設計的設備。ASIC挖礦是最高效的方法，但也是最昂貴的。設備迅速過時，需要不斷更新。然而，它在工業規模上帶來最高的收益。

開採聯合體

由於獎勵僅給予第一個礦工，成功的概率極低。礦池是將參與者的資源結合在一起的聯盟。當礦池找到一個區塊時，獎勵會根據每個參與者的貢獻進行分配。然而，礦池的主導地位引發了對集中化和壟斷攻擊風險的擔憂。

雲挖礦

參與者不購買設備，而是從供應商那裏租用計算能力。這是一個更簡單的進入，但與欺詐風險和較低的盈利能力相關。選擇可靠的供應商很重要。

作爲特例的比特幣挖礦

比特幣 – 最受歡迎的挖礦資產。它的機制基於工作量證明算法 (PoW)， 由中本聰在2008年的白皮書中提出。

PoW定義了分布式網路如何在沒有中介的情況下達成共識。安全性通過巨大的能源和計算成本使攻擊在經濟上變得不具目的性。

在PoW網路中，礦工組織操作並競爭解決難題。勝者可以擴展其團隊；如果節點批準，礦工將獲得獎勵。

當前Bitcoin的組獎勵爲3.125 BTC (截至2024年12月)。由於每210,000個區塊(約每4年)發生一次的減半機制，獎勵逐漸減半。

是否值得從事挖礦？

挖礦可能是有利可圖的，但需要仔細的分析和風險管理。設備成本、價格波動和協議變更僅僅是一些因素。

主要的盈利能力決定因素：

資產價格 – 當法定貨幣的加密貨幣價值上升時，礦工的獎勵也隨之增加。當價格下降時，利潤減少。

設備的效率 - 以成本來衡量，因此礦工必須權衡成本與潛在收入。

電力成本 – 高昂的能源成本可能會抵消所有利潤。

設備更新 – 開採設備迅速過時；新型號優於舊型號。沒有現代化，很難保持競爭力。

協議變更 – 比特幣的減半將區塊獎勵減少一半。在其他情況下，挖礦可以完全用替代的驗證機制來替代。

結論

加密貨幣挖掘仍然是基於PoW的區塊鏈的核心元素。它確保網路的安全性並控制新幣的發行。潛在的獎勵非常吸引人，但理想化是危險的。在開始之前，請進行自己的研究並評估所有風險。

另請參見

• 區塊鏈是如何運作的？
• 從哪裏開始開採？
• 什麼是數字資產的質押？

免責聲明： 本內容僅用於教育目的。 不應將其視爲財務或投資建議。 加密貨幣市場波動性大；投資價值可能會下降。 您對自己的決策負全責。